核电新厂址难开发？集群式发展或为突破方向

（一）我国2030年能源发展数量测算

1. 测算方法和参数

利用弹性系数法测算，考察我国过去十年能源增长，从2009年能源消费总量为33.6亿tce到2018年的46.4亿tce，可以计算出能源消费总量年均增长3.8%。

2005年-2013年我国GDP年均增速10.2%，能源消费弹性为0.59，可见这一阶段是我国经济发展与高能耗的重工业关系密切。2013-2018年GDP年均增速6.9%，能源消费弹性0.32，可见我国经济转型的明显特征。

而从更长的时间维度计算，自2000年到2018年能源消费弹性系数的平均值为0.34，这些数据印证了国家GPD与能源消费约成3倍的关系原理。

考虑到产业转型和能耗降低等变化对弹性系数的影响，在预测到2030年能源消费时，将能源消费弹性系数从2018年0.51的基础上，年度下降4.5%，到2030年能源消费弹性达到0.29。

GDP的预测更是复杂的，各个机构的预测差别也较大，世界银行、中国石油经济技术研究院等机构及专家预测未来10年我国进入质量效益型的高质量发展阶段，GDP增速将维持6%左右。

而按照高盛的预测到2039年、美国卡内基国际和平基金会预测到2035年、汇丰集团首席执行官预测到2050年、胡鞍钢预测到2020年而美国咨询公司普华永道预测到2030年我国的GDP将成为世界第一。

从历史数据看，进入新常态后，我国GDP年增速一路走低，但降幅在逐渐收窄，GDP增速有企稳的迹象，6%-7%似乎是近期增速的底部，当然触底企稳只是未来的一种可能，也有一些经济学家持悲观态度，认为未来GDP增速将降低到6%，再到5%、4%甚至3%以下都是有可能，而现实中经济增速始终存在进一步下滑的风险。为了保守起见，本文按照GDP增速在2018年6.5%的基础上年度降低2%，到2030年逐渐降低到5.1%。

基于GDP和能源消费弹性系数的变化，能源消费总量增速在2018年的基础上逐年递减，从2018年的3.3%逐年递减，到2030年为1.49%，年均降幅约1.5%。

对于石油，参考《中国石油消费总量达峰与控制方案研究》确定的控油“路线图”，到2050年，我国油耗需要在4.2亿吨以内才能实现《巴黎协定》承诺的目标，《报告》预计到2025年我国石油消费达到峰值7.2亿吨，2035年则下降到6亿吨。

考察近10年石油在总体消费中的占比，从2009年21.50%到2018年的19.75%，年均降低0.06%，在此基础上，按4.5倍的强度系数进行调整以确定到2030年石油在一次能源的占比，本文测算到2029年石油消费达到峰值7.02亿吨油当量。

对于天然气，考察近10年天然气在总体消费中的占比，从2009年2%到2018年的6.5%，年均增长0.15%，而近年来，天然气的增速加速放大，并考虑到宏观目标即到2030年，天然气占总体消费份额的15%，因此按4.5倍的强度系数进行调整，以确定到2030年天然气在一次能源的占比，年均增长7%。

对于煤炭，我国当前消费约40亿吨，截至2018年底全国证照齐全的煤矿产能为35亿吨/年，在建煤矿产能10.3亿吨/年，考虑到批小建大等情况，估计我国煤炭产能将在48亿吨/年，而大多机构预计我国煤炭的消费峰值在42-43亿吨/年，也就是相比当前消费总量约增加7%左右。

虽然近两年煤炭的用量在增加，但在能源中的占比逐渐下降。考察近10年煤炭占比情况，从2009年70.6%到2018年的59%，年均降低0.37%，而近年来，随着可再生能源的大力推广，并考虑到2030年碳排放达到峰值的约束，按3.2倍的系数进行调整，煤炭到2023年达到消费峰值，相比2018年增长2.6%。

对于非化石能源，包括水电、核能和风电、太阳能。考察近10年的发展趋势，在能源消费中的占比从2009年的5.9%上升到14.7%，年均增幅0.28%。

近些年，可再生能源快速发展，并考虑到2030年非化石能源在总体能源占比达到20%的宏观目标，系数按2.8进行调整，预测到非化石能源2030年占比为24.4%。

对于碳排放，按《中国能源统计年鉴》及《国家温室气体排放清单指南》给出的各能源排放系数，确定煤炭（标煤）为0.755，石油综合（取煤油、汽油、燃料油、柴油、原油的平均值）0.584，天然气为0.448。以2018年化石能源消费量与碳排放数值为基础，同比例测算到2030年的数值。

2. 我国2030年能源结构测算结果

到2030年我国能源消费总量为4211百万吨油当量（toe），合60亿吨标煤，增幅为30%，其中化石能源增长15%，非化石能源增长113%。碳排放到2029年达到峰值104亿吨。

（二）我国2030年电力产业发展测算

1. 2030年非化石能源发电量预测

我国2018年总发电量为69940亿kWh，由于各发电形式的换算比例不同，为了便于分析，按1百万toe在一座现代发电厂中可以发电4.4TWh考虑，则可以计算发电量约占一次能源消费总量的比例为49%，其中非化石能源发电量为20708亿kWh。按照上文中能源结构结果，换算2030年非化石能源发电总量为45221亿kWh。

近十年水电、核电和近四年风电、太阳能发电量年均增长率分别为10.7%、29.6%、24.3%和87.4%，结合能源开发总量和工程判断，测算水电、核电、可再生能源（风、光）分别为17064、6752、21373亿kWh。

2. 2030年发电量测算

非化石能源根据上文分析可以测算发电量，而火电需要根据发电总量进行预测反推。分析我国能源消费总量和发电量的关系，2008年能源消费总量为32.1亿吨标煤，实际发电量占折合的总发电量比例为34.98%，2018年则为48.99%。按趋势折合一定系数，并结合上述分析能源消费总量来预测发电量。

各能源形式的发电量预测则根据工程判断以及资源储量和全球互联网模式下的大规模清洁能源开发设想和推进情况进行预测，其中火电2030年发电量测算为52267.5亿kWh，加上上述水电、核电、风电和太阳能的测算，2030年总发电量在9.7万亿kWh左右。

从最终结果可以看出，到2030年，总发电量占能源消费量的比重为53%，年均增幅0.3%，远低于前十年的平均增幅1.4%。而可见可再生能源在满足电力增长方面还存在一定欠缺。也可以看出，即使总发电量达到约10万亿kWh，人均用电量达到7千kWh，仍然仅相当于美国当前人均用电量水平的一半。

3. 2030年装机容量预测

为了简化处理，装机容量根据发电量的增长比例在一定系数调节后，按比例调整，结果如上图所示。

（三）2030年核电发展空间

根据预测，到2030年，总的装机容量达到29亿kW，平均年度增幅3.7%。核电1. 2亿kW，年均年增长8.85%。值得注意的是，也有机构和学者分析认为，我国风电和太阳能短期内经济可开发容量分别为3亿kW和4亿kW左右。在这种情况下，风光电不足容量需要核电补充，换算为核电容量约为0.8亿kW。而对于火电如果继续维持0状态，增量部分仍需由核电替代，换算约为0.35亿kW，可见核电装机容量或者需求或将达到2.35亿kW左右。

2011年福岛事故前，中国工程院《中国能源中长期发展战略研究》，由满足碳排放要求倒推，到2035年左右，核电需达到2亿kW，这与本文前述分析基本一致。

国际原子能机构2019年10月发布的，《核技术评论》（2019）中，比较乐观预测了全球核电发展趋势了，认为我国到2030年核电装机将达到1.2-1.5亿kW，海外建造机组将达到30座。

从碳排放角度看，到2030年，我国碳排放达到104亿吨，火电就贡献了40亿吨，分析中，核电装机为1.2亿kW，每年相当于减排约7.2亿吨二氧化碳，若核电装机达到2.35亿kW，则可以再减排6亿吨，总排放或降低到100亿吨以内。

我国核电高质量发展的集群模式

根据上文分析，从经济、技术、生态等各方面来看，今后十年及以后，我国核电还有较大容量发展空间，而福岛事故以后我国核电发展遇到了前所未有的困难，尤其新厂址的开发难度更大，主要是邻避效应，为此需要对核电项目开发模式进行探讨，集群式开发或许是一个思路。

（一）我国核电发展现状

1. 我国核电从大国向强国迈进

我国核电发展自上世纪80年代起步，采用“以我为主，中外合作”的方针，建设了秦山、大亚湾、田湾等核电基地。进入本世纪后，在“积极发展核电”的方针指引下，我国通过国际招标引进了三代核电技术，也正是这个阶段福岛核事故发生，我国核电发展进入安全高效发展的新阶段，也是从二代向三代转型升级的阶段。

经过多年发展，当前我国在建核电规模世界第一，打通完整的产业链；通过不断创新发展，掌握主要的核心技术，成功研发了自主三代核电技术CAP1400和华龙一号并开始走向世界；积累了大量工程实践经验，培养了各个专业的人才队伍；装备制造水平更是大幅提升。这些都促使我国已经成为世界三代核电发展的产业中心，正在从“核电大国”向“核电强国”迈进。

截至2018年底，不含台湾省我国运行的核电机组数为44台，装机容量4466万kW，在建13台核电机组，总计57台机组，装机容量5867.8万kW。

2. 后续发展遇到的问题

根据前文分析，保守估计到2030年核电仍有0.7亿kW的增量，也就是在当前57台运行和在建机组之外，还需新开工60～70台机组。着眼长远或考虑到风、光的经济可开发总量和煤电限制，核电装机容量或将达到2.35亿kW，也就是还要增加大约140～160台机组。

而当前我国已经开发的核电厂址约17个，能够满足1亿kW的装机，如果按照现有的发展模式，按照1.2亿kW装机，需要新开发核电厂址3～5个，按2.35亿kW装机考虑，则还需新开发核电厂址20个左右。

而福岛核事故之后，核电的发展受到重大影响，其中最主要的问题在于邻避效应，核电选址难以取得当地群众的支持，另外也受制于海岸线资源紧张，造成选址困难，项目推进难度大。因此发展核电的思路需要进行调整，走集群化发展的思路。

（二）集群式核电发展模式

1. 国外核电规模化发展经验

国外的核电发展也经历了快速发展期。研究分析表明，美国、法国和俄罗斯的核电发展都有大规模核电发展的历史经验。

美国在1966年至1975年间新增商运机组53台，占美国历史商运机组总数量的40%，该时间段内新增装机容量达到3962.1万kW，且绝大部分核电机组均集中分布于东部地区；法国1981～1990年间新增商运机组39台，占法国商运机组总数量的55.7%，装机容量达到4457.2万kW；俄罗斯在1976～1985年间新增商运机组15台，占历史商运机组总数的35%，装机容量达到1249.2万kW。

通过各国核电发展史可以看出，核电大国在某一时间段内积极迅速发展核电是有原因的。美国自1970年以来，在实践中显著提高了核电站的安全性和运营实绩；法国核电之所以能够快速发展，是因为核电技术标准化、国内具有较为完善的核安全管理机构，并且实行了一体化的运作模式；俄罗斯核电则具有技术安全性和经济性相协调等特点。

因此，我国应充分借鉴核电大国的历史经验，通过发展大规模核电的方式，不断提高核电技术水平、管理水平和运营水平，保证我国核电产业安全高效发展。

2. 我国核电基地集群式经验

从集群式的角度看，我国秦山基地已经具备一定雏形。秦山基地有4个厂址，9台机组，总装机容量654.6万kW，年发电量约500亿kWh，包括秦山核电厂1台机组，秦山第二核电厂4台机组，秦山第三核电厂2台机组，方家山核电厂2台机组。各个核电厂反应堆厂房间的相互距离最远约为2.2km，最近约为1km，可见在一定条件下，集群式发展从技术上具有可行性。

除秦山之外，广东大亚湾核电站与岭澳核电站也具有集群式开发的特征，两个厂址相距1.1km。大亚湾核电站2台98.4万kW机组，岭澳核电站2台99万kW和2台108万kW，基地总装机容量610万kW。

3. 集群式核电发展思路

集群化发展就是在现有厂址区域，民众接受度高的地区，对现有厂址进行扩容，将现有一个厂址布置4～6台机组的模式进行调整。

一个相对大的区域内，在技术条件可行的情况下，布置2～3个小厂址，在一个相对大的区域内，使核电基地装机容量达到2000万kW至3000万kW或者更高一点，以满足总体容量需要，这是促进核电快速发展，优化能源结构，快速实现减排目标的重要选择。

4. 集群式核电发展的优势

集群式开发核电的优势首先是有利于提高公众接受度，降低开发难度和公众成本。

其二是节约厂址资源，按照传统发展模式，如果仍在沿海一带布局20个厂址，一是技术上的有困难，因为核电厂址选择对地震、地质、气象、交通等有严格要求；二是，核电周边约15公里为规划限制区，会在一定程度上对沿海经济社会发展产出制约。

第三是具有产业集聚优势，比如我国浙江海盐县区域内的秦山基地，集聚了核电关联企业78家，世界500强企业2家，核电系统企业20多家，产值超亿元企业25家。核电关联产业联盟企业达到78家，实现了核电产业的关联发展、抱团发展、错位发展，2017年，核电及关联产业总产值260亿元。

第四是具有规模经济优势。主要是一些一次性投入可以对堆分摊，降低成本。根据法国建设经验，两台机组的单价比一台机组低15%，同一厂址四台机组的单价比两个厂址4台机组单价要低10%。如果进行核电集群化建设，单台机组的造价会大幅降低。

笔者在论证建设一台CAP1400机组和同期建设两台机组经济性时，得出的结论是，一台机组的单位造价为16000元/千瓦，同期建设两台机组，合理分担相关费用后的单位造价为14000元/千瓦，后续规模化实施后造价将降低到12000元/千瓦。

而在美国的60个核电厂址中，单机组厂址24个，多机组厂址36个，从总成本可以看出，多机组厂址发电成本是单机组厂址的70%。

5. 集群式核电发展存在问题和对策

集群式发展存在的问题主要有，一是需突破现有部分法律法规，我国正在起草的核电建设标准规定了一个沿海厂址不宜超过6台机组，内陆为4台。并按照现行国家标准，比如《核动力厂环境辐射防护规定》GB6249-2011等环保标准测算，沿海核电厂超过6台，部分堆型放射性流出物排放量有可能超过标准限值，需采取工程措施；

二是需进行技术突破，一个区域布局10-20台机组，需要对核安全方面进行严格论证，尤其在共因失效的问题等，也需要对核应急方面进行专题研究；

三是在厂址条件方面，若在现有区域开展布置，难以满足所有机组的都采用天然地基，需对软土地基进行专题研究；

四是特别需要对接入电网进行研究，比如2000万kW级核电接入电网，考虑共模失效的情况，对电网运行安全的影响需要进行分析。

总之来看，集群式发展核电在技术上存在可行性，秦山核电基地4个厂址9台机组已经是一个集群式发展的雏形和现实事例，后续需要对以上几个存在问题进行深入分析，尤其需要对我国适合集群式开发的厂址进行普查，针对性提出具体工程方案，进而就相关技术问题进行深入专题研究，从工程角度推动我国核电高质量集群式发展。

着眼可持续发展，经济学家帕萨·达斯古普塔基于生态环境破坏将对人类生存产生重要影响的基础上进行研究，得出结论是为了未来1美元可以放弃当期的9美元的消费，也就是从经济学一个事例实证了习近平生态文明思想关于绿水青山就是金山银山的理念。

习近平总书记也指出当前是生态环境治理的机遇期、关键期和窗口期，对于能源行业提出了“四个革命，一个合作”战略，在此战略的指导下，能源行业的机遇在今后10年仍是能源需求的快速增长期，国家产业结构调整也将为能源产业结构调整带来机遇；从关键期来看，生态环境治理的重头戏在于能源结构调整，重要性不言而喻，在新一代产业革命孕育发展之际，今后10年重要性更加明显；从窗口期来看，能源在达到一定量之后，会进入缓慢发展期，届时能源结构调整将难上加难，根据预测我国到2030年的发电量还有50%的增量，这就给能源结构尤其电力结构调整带来了难得的窗口期。

从上述分析可以看出，在安全高效的基础上高质量发展核电是我国能源转型重要战略选择，当前核电发展遇到了一些困难，更需要整个行业创新思路，同舟共济，共谋发展，为美丽中国建设贡献核力量。